IL-5 CAR-T细胞治疗诱导超嗜酸性粒细胞疾病的有效缓解

IL-5 CAR-T cell therapy induces effective remission in hypereosinophilic disorders

作者信息Youqian Wu, Ruiqi Zhang, Beibei Sun, Gaoying Chen, Fang Xu, Xinyi Chen, Jiayuan Zeng, Dan Shen, Fan Shi, Sheng Pan, Bingpeng Yao, Haoyu Tang, Zhehua Shao, Qian Wu, Jiawei Shao, Chao Zhang, Dongrui Wang, Yongxian Hu, Songmin Ying
PMID41689037
发布时间2026-02-13
DOI10.1186/s13045-026-01782-x

实验完整度

包含单细胞测序、体外细胞毒性、患者样本共培养、安全性评估和两种小鼠模型疗效验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

hIL-5Rα-Nalm6异种移植NCG小鼠模型 hIL-5Rα-K562异种移植NCG小鼠模型 IL-33诱导的嗜酸性粒细胞增多BALB/c小鼠模型 HES患者来源的外周血和骨髓样本

重点核对

IL-5Rα在嗜酸性粒细胞及其前体上的表达水平 hIL-5 CAR-T细胞的体外细胞毒性和IFN-γ分泌 hIL-5 CAR-T细胞对患者来源PB/BM样本中嗜酸性粒细胞的消除效果 hIL-5 CAR-T细胞在异种移植模型中的肿瘤负荷减少和生存期延长 hIL-5 CAR-T细胞的体内安全性(包括CRS相关细胞因子水平)

摘要

背景:克隆性和病理性嗜酸性粒细胞扩增在超嗜酸性粒细胞疾病(如难治性嗜酸性粒细胞增多综合征(HES)和慢性嗜酸性粒细胞白血病(CEL))中仍是一个未满足的治疗挑战,目前的策略往往无法诱导持久缓解。虽然靶向IL-5/IL-5Rα通路的单克隆抗体在治疗嗜酸性粒细胞驱动的疾病中显示出疗效,但部分患者出现不完全反应或复发,凸显了对更持久和全面治疗策略的需求。嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法在一次输注后具有长期持久性和持久缓解的潜力,为难治性疾病患者提供了一种有前景的替代方案。方法:我们对健康个体和超嗜酸性粒细胞疾病患者的外周血(PB)和骨髓(BM)样本进行了单细胞RNA测序,以确定关键的干预治疗靶点。基于这些发现,我们开发了一种首创的嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法,使用人白细胞介素-5(hIL-5)作为基于配体的靶向结构域,选择性识别和消除IL-5Rα+嗜酸性粒细胞及其前体。通过体外细胞毒性试验和IFN-γ分泌检测针对靶细胞和患者来源的PB/BM样本。通过全面的毒性评估评估临床前安全性。在超嗜酸性粒细胞白血病小鼠模型中评估疗效,以肿瘤负荷减少和生存期作为关键评价指标。结果:单细胞分析显示,在BM和PB中,嗜酸性粒细胞祖细胞和成熟嗜酸性粒细胞同时扩增,凸显了需要靶向嗜酸性粒细胞发育所有阶段的疗法。IL-5受体α(IL-5Rα)被确定为最佳靶点,因为它在嗜酸性粒细胞发育的所有阶段均高表达,且在非嗜酸性粒细胞免疫群体中表达相对受限。hIL-5 CAR-T细胞对靶细胞表现出有效的体外细胞毒性和IFN-γ分泌,并有效消除患者来源的PB/BM样本中的嗜酸性粒细胞。在临床前模型中未观察到剂量限制性毒性,也未检测到细胞因子释放综合征(CRS)的证据。在超嗜酸性粒细胞白血病小鼠模型中,单次输注hIL-5 CAR-T细胞可显著减少肿瘤负荷并延长生存期,显示出其治疗潜力。结论:IL-5 CAR-T细胞疗法代表了一种针对IL-5Rα+超嗜酸性粒细胞疾病的有前景的靶向治疗方法。其靶向BM和PB中所有发育阶段的嗜酸性粒细胞及其前体的能力,解决了难治性HES和CEL中关键的未满足医疗需求。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种能够持久、全面地消除IL-5Rα+嗜酸性粒细胞及其前体的CAR-T细胞疗法,以治疗难治性超嗜酸性粒细胞疾病如HES和CEL。
核心机制
hIL-5 CAR-T细胞通过其细胞外hIL-5结构域识别IL-5Rα,从而特异性靶向并清除IL-5Rα+嗜酸性粒细胞及其前体,减少肿瘤负荷并延长生存期。
主要证据
单细胞测序显示HES患者BM和PB中嗜酸性粒细胞及其前体扩增,IL-5Rα高表达;体外实验证实hIL-5 CAR-T细胞对IL-5Rα+靶细胞有细胞毒性并分泌IFN-γ;患者样本共培养显示嗜酸性粒细胞被清除;小鼠异种移植模型和IL-33诱导模型中,CAR-T治疗显著减少肿瘤负荷并延长生存期。
研究意义
研究表明hIL-5 CAR-T疗法是难治性HES和CEL的一种有前景的靶向治疗策略,并可能扩展至其他嗜酸性粒细胞相关疾病。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞分析鉴定靶点

鉴定超嗜酸性粒细胞疾病中嗜酸性粒细胞及其前体的细胞组成和治疗靶点。

对健康供体和HES患者的PB和BM样本进行scRNA-seq分析,鉴定细胞亚群、比例变化和IL-5Rα表达。

2

构建和制造hIL-5 CAR-T细胞

生成靶向IL-5Rα的CAR-T细胞,并建立符合GMP的生产流程。

利用慢病毒载体转导T细胞,表达含hIL-5与CD8α铰链跨膜区、CD28和CD3ζ的CAR,并进行体外扩增和表征。

3

体外功能验证

评估hIL-5 CAR-T细胞的特异性细胞毒性、激活和细胞因子分泌。

将CAR-T或MOCK-T细胞与IL-5Rα+或IL-5Rα-靶细胞共培养,检测细胞毒性、CD69表达和IFN-γ分泌。

4

患者样本验证

评估hIL-5 CAR-T细胞对患者来源的嗜酸性粒细胞的消除效果。

将患者PB和BM细胞与CAR-T细胞共培养,检测CD125+嗜酸性粒细胞比例的变化。

5

安全性评估

评估hIL-5 CAR-T细胞的致瘤性和全身毒性。

通过软琼脂克隆形成、皮下注射裸鼠和NCG小鼠的致瘤性实验,以及静脉注射NCG小鼠的毒性研究,监测肿瘤形成、体重、组织病理和细胞因子水平。

6

体内疗效验证

评估hIL-5 CAR-T细胞在超嗜酸性粒细胞白血病小鼠模型中的抗肿瘤效果。

建立Nalm6或K562异种移植NCG小鼠模型,并给予CAR-T或MOCK-T细胞,监测肿瘤负荷(生物发光)、体重和生存期。

7

IL-33诱导模型验证

在IL-33诱导的嗜酸性粒细胞增多模型中评估疗效。

给BALB/c小鼠注射重组IL-33,并在模型建立前或当天给予CAR-T细胞,检测BM、PB和脾脏中的嗜酸性粒细胞比例和数量。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
BD RhapsodyBD Biosciences633773
BD Rhapsody靶向mRNA和AbSeq扩增试剂盒BD Biosciences633801
APC抗小鼠/人IL-5抗体BioLegend--
FITC抗人CD3抗体BioLegend--
PE抗人CD125(IL-5Rα)抗体BioLegend--
PE抗人CD69抗体BioLegend--
PerCP/Cyanine5.5抗人CD45抗体BioLegend--
APC抗人Siglec-8抗体BioLegend--
PE/Dazzle 594抗人CD193(CCR3)抗体BioLegend--
APC-A750抗人CD14抗体BioLegend--
BV605抗人CD15抗体BioLegend--
DMEM培养基BioChannel--
胎牛血清Corning--
青霉素-链霉素Gibco--
RPMI-1640培养基BioChannel--
聚乙烯亚胺Yeasen--
0.45微米滤器Millipore--
X-VIVO 15无血清培养基----
免疫细胞血清替代物----
重组人IL-2----
CliniMACS CD3试剂Miltenyi--
TransAct CD3/CD28试剂----
CryoStor CS10----
重组人IL-5----
重组人G-CSF----
D-荧光素GoldBio--
IFN-γ ELISA试剂盒R&D Systems--
重组小鼠IL-33NovoproteinCG73
RayPlex人炎症因子阵列试剂盒RayBiotechFAH-INF-1
抗人CD3抗体ZSGB-BioZA-0503
抗人IL-5抗体ArigoBioARG66000
山羊抗兔二抗Abcam--
顺铂Fluidigm--
Maxpar固定和透化缓冲液Fluidigm--
EQ校准微球Fluidigm--
Helios质谱流式细胞仪Fluidigm--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
单细胞RNA测序
人PB和BM样本的收集和处理方式;测序平台和文库构建试剂盒;细胞过滤标准(基因数、UMI数等)
阅读提示:Methods 中 “Single cell transcriptome capturation, library construction and sequencing” 和 “scRNA-seq data pre-processing and quality control”
CAR-T细胞制造
T细胞来源(PBMCs)、激活试剂(TransAct CD3/CD28)、转导MOI=2、培养基成分(X-VIVO 15, IL-2浓度)、培养时间和密度调整
阅读提示:Methods 中 “Methods for the preparation of hIL-5 CAR-T cells at GMP levels”
体外细胞毒性试验
靶细胞系(Nalm6, K562, U-2 OS)及其IL-5Rα表达情况;效应细胞与靶细胞比例;共培养时间;D-荧光素浓度
阅读提示:Methods 中 “Cytotoxic activity assay” 和 Figure 3 图注
患者样本共培养
患者PB和BM样本收集方式;粒细胞分离方法(Percoll密度梯度);共培养条件(IL-5, G-CSF浓度);效应细胞比例和共培养时间
阅读提示:Methods 中 “Cytotoxic activity assay for CAR-T cells with patient-derived peripheral blood and bone marrow”
体内疗效模型
小鼠品系(NCG)和年龄;肿瘤细胞系(Nalm6, K562)及注射剂量;CAR-T细胞剂量;治疗时间;生物发光成像时间点
阅读提示:Methods 中 “Mouse xenograft tumor model” 和 Figure 6 图注
IL-33诱导模型
小鼠品系(BALB/c)和年龄;IL-33剂量和给药持续时间;CAR-T给药时间(Day -5或Day 0);样本采集时间(Day 12)
阅读提示:Methods 中 “IL-33 alarmin-induced eosinophilia model” 和 Figure S20 图注
安全性评估
小鼠品系(裸鼠、NCG)和年龄;细胞剂量(1x10^6, 1x10^7);观察时间(16周致瘤性,29天毒性);主要器官和组织病理检查
阅读提示:Methods 中 “Tumorigenicity assay” 和 “In vivo biosafety assay”